Borkarbid er en svart krystall med metallisk glans, også kjent som svart diamant, som tilhører uorganiske ikke-metalliske materialer.For tiden er alle kjent med materialet av borkarbid, som kan skyldes bruk av skuddsikker rustning, fordi det har den laveste tettheten blant keramiske materialer, har fordelene med høy elastisitetsmodul og høy hardhet, og kan oppnå god bruk av mikrobrudd for å absorbere prosjektiler.Effekten av energi, samtidig som belastningen holdes så lav som mulig.Men faktisk har borkarbid mange andre unike egenskaper, som kan få det til å spille en viktig rolle i slipemidler, ildfaste materialer, kjernefysisk industri, romfart og andre felt.
Egenskaper tilborkarbid
Når det gjelder fysiske egenskaper, er hardheten til borkarbid bare etter diamant og kubisk bornitrid, og det kan fortsatt opprettholde høy styrke ved høye temperaturer, som kan brukes som et ideelt høytemperatur slitebestandig materiale;tettheten av borkarbid er veldig liten (teoretisk tetthet er bare 2,52 g/cm3), lettere enn vanlige keramiske materialer, og kan brukes i romfartsfeltet;Borkarbid har en sterk nøytronabsorpsjonsevne, god termisk stabilitet og et smeltepunkt på 2450 ° C, så det er også mye brukt i kjernekraftindustrien.Nøytronabsorpsjonsevnen til nøytronet kan forbedres ytterligere ved å legge til B-elementer;borkarbidmaterialer med spesifikk morfologi og struktur har også spesielle fotoelektriske egenskaper;i tillegg har borkarbid et høyt smeltepunkt, høy elastisitetsmodul, lav ekspansjonskoeffisient og god Disse fordelene gjør det til et potensielt bruksmateriale innen mange felt som metallurgi, kjemisk industri, maskineri, romfart og militær industri.For eksempel korrosjonsbestandige og slitesterke deler, lage skuddsikre rustninger, reaktorkontrollstenger og termoelektriske elementer, etc.
Når det gjelder kjemiske egenskaper, reagerer ikke borkarbid med syrer, alkalier og de fleste uorganiske forbindelser ved romtemperatur, og reagerer knapt med oksygen og halogengasser ved romtemperatur, og dets kjemiske egenskaper er stabile.I tillegg aktiveres borkarbidpulver av halogen som et stålboringsmiddel, og bor infiltreres på overflaten av stål for å danne en jernboridfilm, og derved øke styrken og slitestyrken til materialet, og dets kjemiske egenskaper er utmerkede.
Vi vet alle at materialets natur bestemmer bruken, så i hvilke applikasjoner har borkarbidpulver enestående ytelse?Ingeniørene ved FoU-senteret tilUrbanMines Tech.Co., Ltd. laget følgende sammendrag.
Bruk avborkarbid
1. Borkarbid brukes som poleringsslipemiddel
Påføring av borkarbid som slipemiddel brukes hovedsakelig til sliping og polering av safir.Blant superharde materialer er hardheten til borkarbid bedre enn for aluminiumoksid og silisiumkarbid, nest etter diamant og kubisk bornitrid.Sapphire er det mest ideelle substratmaterialet for halvleder GaN/Al 2 O3 lysemitterende dioder (LED), storskala integrerte kretser SOI og SOS, og superledende nanostrukturfilmer.Glattheten på overflaten er meget høy og må være ultraglatt Ingen grad av skade.På grunn av den høye styrken og den høye hardheten til safirkrystall (Mohs hardhet 9), har det ført til store vanskeligheter for prosesseringsbedrifter.
Fra perspektivet til materialer og sliping er de beste materialene for prosessering og sliping av safirkrystaller syntetisk diamant, borkarbid, silisiumkarbid og silisiumdioksid.Hardheten til kunstig diamant er for høy (Mohs hardhet 10) når du sliper safirskiven, vil den ripe overflaten, påvirke lystransmittansen til waferen, og prisen er dyr;etter kutting av silisiumkarbid er ruheten RA vanligvis høy og flatheten er dårlig;Men hardheten til silika er ikke nok (Mohs hardhet 7), og slipekraften er dårlig, noe som er tid- og arbeidskrevende i slipeprosessen.Derfor har borkarbidslipemiddel (Mohs-hardhet 9,3) blitt det mest ideelle materialet for bearbeiding og sliping av safirkrystaller, og har utmerket ytelse i dobbeltsidig sliping av safirskiver og bakfortynning og polering av safirbaserte LED-epitaksiale wafere.
Det er verdt å nevne at når borkarbid er over 600 ° C, vil overflaten oksideres til B2O3-film, noe som vil myke den til en viss grad, så den er ikke egnet for tørrsliping ved for høy temperatur i slipende applikasjoner, bare egnet for polering av flytende sliping.Denne egenskapen forhindrer imidlertid at B4C oksideres ytterligere, noe som gjør at den har unike fordeler ved bruk av ildfaste materialer.
2. Påføring i ildfaste materialer
Borkarbid har egenskapene til antioksidasjon og motstand mot høye temperaturer.Det brukes vanligvis som avanserte, formede og uformede ildfaste materialer og er mye brukt i ulike metallurgiområder, for eksempel stålovner og ovnsmøbler.
Med behov for energisparing og forbruksreduksjon i jern- og stålindustrien og smelting av lavkarbonstål og ultralavkarbonstål, forskning og utvikling av magnesiakarbon murstein med lavt karbon (vanligvis <8 % karboninnhold) med utmerket ytelse har tiltrukket seg mer og mer oppmerksomhet fra innenlandske og utenlandske industrier.For tiden forbedres ytelsen til magnesia-karbon murstein med lavt karbon generelt ved å forbedre den bundne karbonstrukturen, optimalisere matrisestrukturen til magnesia-karbon murstein og legge til høyeffektive antioksidanter.Blant dem brukes grafittisert karbon sammensatt av industrielt borkarbid og delvis grafittisert carbon black.Svart komposittpulver, brukt som karbonkilde og antioksidant for magnesia-karbon murstein med lavt karbon, har oppnådd gode resultater.
Siden borkarbid vil myke til en viss grad ved høy temperatur, kan det festes til overflaten av andre materialpartikler.Selv om produktet er fortettet, kan B2O3-oksidfilmen på overflaten danne en viss beskyttelse og spille en antioksidasjonsrolle.På samme tid, fordi de søyleformede krystallene som genereres av reaksjonen er fordelt i matrisen og gapene til det ildfaste materialet, reduseres porøsiteten, middeltemperaturstyrken forbedres, og volumet av de genererte krystallene utvides, noe som kan helbrede volumet krympe og redusere sprekker.
3. Skuddsikre materialer som brukes til å styrke det nasjonale forsvaret
På grunn av sin høye hardhet, høye styrke, lille egenvekt og høye nivå av ballistisk motstand, er borkarbid spesielt i tråd med trenden med lette skuddsikre materialer.Det er det beste skuddsikre materialet for beskyttelse av fly, kjøretøy, rustninger og menneskekropper;for tiden,Noen landhar foreslått lavkost-borkarbid anti-ballistisk rustning forskning, med sikte på å fremme storskala bruk av borkarbid anti-ballistisk rustning i forsvarsindustrien.
4. Anvendelse i kjernefysisk industri
Borkarbid har et høyt nøytronabsorberende tverrsnitt og et bredt nøytronenergispektrum, og er internasjonalt anerkjent som den beste nøytronabsorberen for kjernekraftindustrien.Blant dem er den termiske delen av bor-10 isotopen så høy som 347×10-24 cm2, nest etter noen få elementer som gadolinium, samarium og kadmium, og er en effektiv termisk nøytronabsorber.I tillegg er borkarbid rik på ressurser, korrosjonsbestandig, god termisk stabilitet, produserer ikke radioaktive isotoper og har lav sekundær stråleenergi, så borkarbid er mye brukt som kontrollmaterialer og skjermingsmaterialer i atomreaktorer.
For eksempel, i kjernefysisk industri, bruker den høytemperatur gasskjølte reaktoren borabsorberende kuleavstengningssystem som det andre avstengningssystemet.I tilfelle en ulykke, når det første avstengningssystemet svikter, bruker det andre avstengingssystemet et stort antall borkarbidpellets. avstengning, hvori den absorberende kulen er en grafittkule som inneholder borkarbid.Hovedfunksjonen til borkarbidkjernen i den høytemperatur gasskjølte reaktoren er å kontrollere kraften og sikkerheten til reaktoren.Karbonmursteinen er impregnert med borkarbidnøytronabsorberende materiale, som kan redusere nøytronbestrålingen fra reaktortrykkbeholderen.
For tiden inkluderer boridmaterialer for atomreaktorer hovedsakelig følgende materialer: borkarbid (kontrollstaver, skjermingsstaver), borsyre (moderator, kjølevæske), borstål (kontrollstaver og lagringsmaterialer for kjernebrensel og kjernefysisk avfall), bor Europium (kjernebrennbart giftmateriale), etc.